基于Java Socket的自定义协议，实现Android与服务器的长连接（一）

来源：互联网发布：淘宝禁止出售兴奋剂编辑：程序博客网时间：2024/04/28 03:29

原文地址：http://blog.csdn.net/u010818425/article/details/53428567

一、基础知识准备

在正式给大家介绍自定义协议之前，我们先对网络传输和协议解析的相关知识点做一个基本的介绍，尽管这些知识点我们在学校里学过，但难免会有所遗忘，这里先做一个简单的介绍，以便对后文的内容理解更加顺畅。

1. 网络七层协议

OSI的7层从上到下分别是：7 应用层、 6 表示层、 5 会话层、 4 传输层、 3 网络层、 2 数据链路层、 1 物理层；其中高层（即7、6、5、4层）定义了应用程序的功能，下面3层（即3、2、1层）主要面向通过网络的端到端的数据流。应用层常见的协议有：HTTP、FTP、SMTP等；常见的传输层有：TCP、UDP。本文主要是基于TCP自定义协议实现客户端与服务端的长连接。

2. Socket

Socket本质是编程接口(API)，对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口，通常也称作”套接字”。套接字之间的连接过程可以分为三个步骤：客户端请求，服务端回复收到，客户端收到服务端的回复，即三次握手。连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例完成所需的会话。对于一个网络连接来说，套接字是平等的，并没有差别，不因为在服务器端或在客户端而产生不同级别。

3. 位（bit）、字节（byte）

“位(bit)”是电子计算机中最小的数据单位。每一位的状态只能是0或1；“字节(Byte)”由8个二进制位构成（即1byte=8bit），它是存储空间的基本计量单位，它能表示到数值范围为0到255（即2的8次方减1）；

4. 算术移位运算（符号位不变，低位补0）

左移运算：1<<2，1的二进制位是1，向左移两位是100，转为十进制数即为4，所以1<<2的运算结果是4；
右移运算：7>>2，7的二进制位是111，向右移两位是1，所以7>>2的运算结果是1 。

5. Java中各类型占字节数

byte      8位，1个字节boolean   8位，1个字节char      16位，2个字节short     16位，2个字节int       32位，4个字节float     32位，4个字节double    64位，8个字节long      64位，8个字节1
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6. Java中socket相关函数

Socket构造函数
- Socket(InetAddress address, int port)throws UnknownHostException, IOException
- Socket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddress, int localPort)throws IOException
- Socket(String host, int port)throws UnknownHostException, IOException
- Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort)throws IOException
- 还可以通过以下方式生成socket：
```
SocketFactory.getDefault().createSocket(String address, String port) throws ConnectException1
1
```
Socket方法
- getInetAddress(); // 远程服务端的IP地址
- getPort(); // 远程服务端的端口
- getLocalAddress(); // 本地客户端的IP地址
- getLocalPort(); // 本地客户端的端口
- getInputStream(); // 获得输入流
- getOutStream(); // 获得输出流
Socket状态
- isClosed(); // 连接是否已关闭，若关闭，返回true；否则返回false
- isConnect(); // 如果曾经连接过，返回true；否则返回false
- isBound(); // 如果Socket已经与本地一个端口绑定，返回true；否则返回false
- 判断Socket的状态是否处于连接中
```
boolean isConnected = socket.isConnected() && !socket.isClosed();   // 判断当前是否处于连接1
1
```
ServerSocket构造函数
- ServerSocket()throws IOException
- ServerSocket(int port)throws IOException
- ServerSocket(int port, int backlog)throws IOException
- ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)throws IOException

服务端接收客户端的连接请求：

Socket socket = serverSocket.accept();1
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7. Java中常见流操作类

输入流
- InputStream
  - 抽象类，描述流的输入
- ByteArrayInputStream
  - 从字节数组读取的输入流
- BufferedInputStream
  - 缓冲输入流
- FileInputStream
  - 从文件读入的输入流
- ObjectInputStream
  - 对象输入流（所读写的对象必须实现Serializable接口）
- DataInputStream
  - 包含了读取Java标准数据类型的输入流
输出流
- OutputStream
  - 抽象类，描述流的输入
- ByteArrayOutputStream
  - 写入字节数组的输出流
- BufferedOutputStream
  - 缓冲输出流
- FileOutputStream
  - 写入文件的输出流
- ObjectOutputStream
  - 对象输出流（所读写的对象必须实现Serializable接口）
- DataOutputStream
  - 包含了写Java标准数据类型的输出流

二、一个简单的socket连接例子

注：先运行服务端代码的main函数，再运行客户端代码的main函数，即可看到打印连接成功

1. 客户端

import java.net.Socket;/** * Created by meishan on 16/12/1. */public class Client {    public static void main(String[] args) throws Exception {        boolean isConnected;        String host = "127.0.0.1";        int port = 1122;        Socket socket = null;        try {            socket = SocketFactory.getDefault().createSocket(host, port);            isConnected = true;            System.out.println("连接成功！");        } catch (ConnectException e) {            isConnected = false;            e.printStackTrace();            System.out.println("连接失败！");        }        if (!isConnected) {            return;        }        Thread.sleep(5000);        socket.close();        System.out.println("断开连接！");    }}1
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2. 服务端

import java.io.IOException;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;/** * Created by meishan on 16/12/1. */public class Server {    private int port = 1122;    private ServerSocket serverSocket;    public Server() throws Exception {        serverSocket = new ServerSocket(port, 3);//显式设置连接请求队列的长度为3        System.out.println("服务器启动!");    }    public void service() {        while (true) {            Socket socket = null;            try {                socket = serverSocket.accept();                System.out.println("New connection accepted " + socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort());            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            } finally {                if (socket != null) {                    try {                        socket.close();                    } catch (IOException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            }        }    }    public static void main(String[] args) throws Exception {        Server server = new Server();        Thread.sleep(3000);        server.service();    }}1
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三、一个简单的自定义协议例子

例子中，数据包的定义：消息对象=包类型+包长度+消息内容

包类型 byte 型
包长度 int 型
消息内容 byte[] 型

1. 客户端

import java.io.DataOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.OutputStream;import java.net.Socket;import java.net.UnknownHostException;import java.util.Scanner;/** * Created by meishan on 16/12/1. */public class Client {    public static void main(String[] args) {        try {            Socket client = new Socket("127.0.0.1", 9091);            OutputStream out = client.getOutputStream();            DataOutputStream outs = new DataOutputStream(out);            while (true) {                Scanner scaner = new Scanner(System.in);                genProtocol(outs, scaner.next());            }        } catch (UnknownHostException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    /**     * 构造协议     *     * @param out     * @param msg     * @throws IOException     */    private static void genProtocol(DataOutputStream out, String msg) throws IOException {        int type = 1;                          //消息类型        byte[] bytes = msg.getBytes();         //消息内容        int totalLen = 1 + 4 + bytes.length;   //消息长度        out.writeByte(type);                   //写入消息类型        out.writeInt(totalLen);                //写入消息长度        out.write(bytes);                      //写入消息内容        out.flush();    }}1
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2. 服务端

import java.io.DataInputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;/** * Created by meishan on 16/12/1. */public class Server {    public static void main(String[] args) {        try {            ServerSocket server = new ServerSocket(9091);            while (true) {                Socket client = server.accept();                System.out.println("客户端" + client.getRemoteSocketAddress() + "连接成功");                parseProtocol(client);            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    /**     * 消息解析     *     * @param client     * @throws IOException     */    private static void parseProtocol(Socket client) throws IOException {        InputStream is = client.getInputStream();        DataInputStream dis = new DataInputStream(is); //读取Java标准数据类型的输入流        //协议解析        while (true) {            byte type = dis.readByte();               //读取消息类型            int totalLen = dis.readInt();             //读取消息长度            byte[] data = new byte[totalLen - 4 - 1]; //定义存放消息内容的字节数组            dis.readFully(data);                      //读取消息内容            String msg = new String(data);            //消息内容            System.out.println("接收消息类型" + type);            System.out.println("接收消息长度" + totalLen);            System.out.println("发来的内容是:" + msg);        }    }}1
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四、总结

本文简单介绍了socket通信和自定义协议的相关知识点，为后续的深入做一些准备工作，下一篇文章《基于Java Socket的自定义协议，实现Android与服务器的长连接（二）》将通过一个实例来详细讲解自定义协议实现长连接通信。

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